肿瘤分子生物学 (2)

1、关于肿瘤分子生物学 (2)第一页，共121页幻灯片Tumor 肿瘤是机体中正常细胞，在不同始动肿瘤是机体中正常细胞，在不同始动与促进因素长期作用下所产生的增生与异与促进因素长期作用下所产生的增生与异常分化所形成的新生物常分化所形成的新生物 第二页，共121页幻灯片良性恶性肿瘤(tumor)Carcinoma癌Sarcoma 肉瘤Leukemia 白血病癌症(cancer)第三页，共121页幻灯片肿瘤的特点肿瘤的特点1不受控制的异常生长不受控制的异常生长 (新生物一旦形成，不因病因消除而停止增生新生物一旦形成，不因病因消除而停止增生) 2侵袭侵袭转移转移3威胁生命威胁生命难以治愈难以治愈4 通过

2、许多年变异和自然选择，癌细胞学会了多变，能规避人体精通过许多年变异和自然选择，癌细胞学会了多变，能规避人体精复杂的生长控制系统复杂的生长控制系统5 打破消灭异常细胞的细胞自杀机制打破消灭异常细胞的细胞自杀机制6 进化出对免疫系统监视的抵抗力。进化出对免疫系统监视的抵抗力。 第四页，共121页幻灯片目前肿瘤治疗的现状目前肿瘤治疗的现状n诊诊断：中、晚期断：中、晚期 n治疗：放射治疗、化学治疗、手术治疗（盲目、治疗：放射治疗、化学治疗、手术治疗（盲目、被动）被动）n近近40余年余年, 美国政府耗资美国政府耗资1000亿用于肿瘤的研究和亿用于肿瘤的研究和治疗治疗n原因原因: 基因组改变基因组改变信号

3、转导异常信号转导异常细胞转化细胞转化细胞恶性增殖等的机制不确定细胞恶性增殖等的机制不确定第五页，共121页幻灯片肿瘤发病机理的研究历史肿瘤发病机理的研究历史n1775年年:英国内科医生英国内科医生Percival Pott 发现发现肿瘤的发生与环境因素有关肿瘤的发生与环境因素有关n1838年年: Muller 首次提出肿瘤发生是由于首次提出肿瘤发生是由于正常细胞结构破坏正常细胞结构破坏的的 累积所致累积所致, 导致导致实实验肿瘤学验肿瘤学的诞生的诞生n 1952年年: Boyland 第一次证明了第一次证明了致癌物主要作用于致癌物主要作用于DNA而非酶和蛋白质而非酶和蛋白质n1964年年: B

4、rooks用实验证明用实验证明致癌物可以使致癌物可以使DNA发生突发生突 变变, 同时也明确了某些致癌物的致癌性与同时也明确了某些致癌物的致癌性与DNA亲合性之间有直接关系亲合性之间有直接关系n1969年年: Harris 提出恶性肿瘤中可能有一种提出恶性肿瘤中可能有一种抑制肿瘤恶性生长的基因抑制肿瘤恶性生长的基因n1970年年: 认为肿瘤的发生认为肿瘤的发生发展是环境和遗传因素相互作用的结果，发展是环境和遗传因素相互作用的结果， 确立了环境致癌和确立了环境致癌和遗传因素与细胞癌变关系遗传因素与细胞癌变关系第六页，共121页幻灯片(一）外界因素一）外界因素n化学因素化学因素:(1) (1) 烷

5、化剂：如有机农药、硫芥等烷化剂：如有机农药、硫芥等(2) (2) 多环芳香烃化合物：多环芳香烃化合物：3 34-4-苯并芘苯并芘(3) (3) 氨基偶氮类：染料类氨基偶氮类：染料类(4) (4) 亚硝胺类亚硝胺类(5) (5) 真菌毒素和植物毒素：黄曲霉菌、苏铁素等真菌毒素和植物毒素：黄曲霉菌、苏铁素等(6) (6) 其他：重金属其他：重金属2. 2. 物理因素物理因素(1) (1) 电离辐射电离辐射(2) (2) 紫外线紫外线(3) (3) 其他：石棉纤维其他：石棉纤维滑石粉滑石粉3. 3. 生物因素生物因素 主要是病毒感染：如主要是病毒感染：如EBEB病毒病毒乙型肝炎病毒、人乳头状瘤病毒乙

6、型肝炎病毒、人乳头状瘤病毒第七页，共121页幻灯片 ( (二）内在因素二）内在因素1. 遗传因素（遗传因素（DNA损伤修复功能）损伤修复功能）2. 内分泌因素内分泌因素3. 免疫因素免疫因素第八页，共121页幻灯片基因组遗传型、表型和环境的相互作用环境因素环境因素物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素体内微环境体内微环境做做“人人”很难很难人类基因组人类基因组第九页，共121页幻灯片 分子肿瘤学n 应用分子生物学理论阐明肿瘤发生应用分子生物学理论阐明肿瘤发生发展及其本质发展及其本质, 运用分子生物学技术研究运用分子生物学技术研究肿瘤相关基因及其表达产肿瘤相关基因及其表达产物物在肿瘤发

7、生在肿瘤发生、发展中的作用发展中的作用, 为肿瘤的预防为肿瘤的预防诊诊断和治疗提供新措施的一门学科断和治疗提供新措施的一门学科n从根本上揭示肿瘤发生发展的机制，是目前肿瘤学研从根本上揭示肿瘤发生发展的机制，是目前肿瘤学研究的基石究的基石第十页，共121页幻灯片目前国际上对于肿瘤发生分子机制的目前国际上对于肿瘤发生分子机制的基础研究主要集中在以下三大领域基础研究主要集中在以下三大领域:n肿瘤相关基因的克隆和功能分析肿瘤相关基因的克隆和功能分析n细胞信号传导通路细胞信号传导通路n细胞周期调控细胞周期调控第十一页，共121页幻灯片肿瘤产生的分子基础肿瘤产生的分子基础n1953年沃森和克里克提出了年沃

8、森和克里克提出了DNA 的双螺旋的双螺旋结构，他们在结构，他们在Nature上写道上写道:这种结构具有在这种结构具有在生物学上相当重要的新特征生物学上相当重要的新特征nDNA结构和中心法则的发现，使肿瘤分子结构和中心法则的发现，使肿瘤分子生物学的研究取得了突破性的进展生物学的研究取得了突破性的进展,为研究为研究基因缺陷与肿瘤的关系开创了一个新时代基因缺陷与肿瘤的关系开创了一个新时代第十二页，共121页幻灯片 A T A T G G G T A C G G T T A T A C C C A T G C C AA T G C G T A G TT A C G A T C A第十三页，共121页幻

9、灯片DNA DNA 分子的结构改变分子的结构改变nDNA 分子的自发断裂和碱基的丢失分子的自发断裂和碱基的丢失nDNA的自我复制造成的错误的自我复制造成的错误n各种各样的致癌剂对各种各样的致癌剂对DNA分子的损伤分子的损伤n病毒的病毒的DNA分子可整合到细胞的分子可整合到细胞的DNA中去中去,引引起起DNA结构的改变结构的改变第十四页，共121页幻灯片DNADNA分子结构改变最基本的方式分子结构改变最基本的方式碱基对的改变碱基对的改变的主要形式有的主要形式有: 替代、替代、 缺失、缺失、 插入、插入、 颠换颠换第十五页，共121页幻灯片致癌剂对致癌剂对DNADNA分子的损伤分子的损伤n碱基二聚

10、体形成碱基二聚体形成n碱基加合物形成碱基加合物形成n碱基缺失碱基缺失n碱基取代和碱基错配碱基取代和碱基错配第十六页，共121页幻灯片致癌剂对致癌剂对DNADNA的损伤的损伤DNA加合物的形成加合物的形成是是DNA分子结构改变的重要方式之一分子结构改变的重要方式之一第十七页，共121页幻灯片致癌物转化为致癌物转化为DNA加合物及其后果加合物及其后果第十八页，共121页幻灯片病毒对病毒对DNA分子的损伤分子的损伤nRNA病毒基因整合到细胞DNA的基因组上,引起基因的突变第十九页，共121页幻灯片nDNA损伤使损伤使DNA分子的结构分子的结构性质和功能发生性质和功能发生改变改变n维持维持DNA损伤的

11、存在和积累损伤的存在和积累, 存在于存在于DNA分子上分子上的基因就会改变的基因就会改变 基因的改变基因的改变 细胞癌变细胞癌变第二十页，共121页幻灯片n肿瘤是一种环境因素与遗传因素相互作用导致的疾病肿瘤是一种环境因素与遗传因素相互作用导致的疾病, 大多数的环境致病因素的致癌作用都是通过影响遗传大多数的环境致病因素的致癌作用都是通过影响遗传基因起作用的基因起作用的n肿瘤的发生是由于细胞中基因改变积累的结果，包括肿瘤的发生是由于细胞中基因改变积累的结果，包括 （1）癌基因的激活、过度表达）癌基因的激活、过度表达 （2）抑癌基因的突变、丢失）抑癌基因的突变、丢失 (3） 微卫星不稳定，出现核苷酸

12、异常的串联重复分微卫星不稳定，出现核苷酸异常的串联重复分 布于基因组布于基因组 （4）错配修复基因突变，导致细胞遗传不稳定或致）错配修复基因突变，导致细胞遗传不稳定或致 肿瘤易感性肿瘤易感性第二十一页，共121页幻灯片第二十二页，共121页幻灯片癌基因癌基因( (Oncogene)Oncogene) OncogenesOncogenes are essential for human life are essential for human life activity, whose normal function is to control activity, whose normal fun

13、ction is to control cellular growth and differentiation /apoptosis cellular growth and differentiation /apoptosis or, in different terms, cell birth and cell death. or, in different terms, cell birth and cell death. Correspondingly, their structural and/or Correspondingly, their structural and/or fu

14、nctional alterations lead uncontrolled functional alterations lead uncontrolled cellular growth and abnormal cellular growth and abnormal differentiation/apoptosis differentiation/apoptosis 第二十三页，共121页幻灯片 原癌基因（原癌基因（proto-oncogene)proto-oncogene) 细胞中固有的基因，在正常情况下参与细胞细胞中固有的基因，在正常情况下参与细胞的增殖与分化的调控的增殖与分化的

15、调控, 是调控细胞增殖与分化的一是调控细胞增殖与分化的一类基因类基因,当基因结构和功能发生变异并使细胞发生当基因结构和功能发生变异并使细胞发生恶性转化时，这样的基因才叫恶性转化时，这样的基因才叫癌基因癌基因(oncogene). 由于细胞癌基因在正常细胞中以非由于细胞癌基因在正常细胞中以非激活形式存在，故又称为激活形式存在，故又称为原癌基因原癌基因. 第二十四页，共121页幻灯片原癌基因的特点原癌基因的特点n广泛存在于生物界广泛存在于生物界中，从酵母到人的细胞普遍存在中，从酵母到人的细胞普遍存在n在进化进程中，在进化进程中，基因序列呈高度保守性基因序列呈高度保守性n它的它的作用是通过其表达产物

16、蛋白质来体现作用是通过其表达产物蛋白质来体现的；它们的存在的；它们的存在对正常细胞不仅无害，而且对维持正常生理功能、调控细胞对正常细胞不仅无害，而且对维持正常生理功能、调控细胞生长和分化起重要作用，是细胞发育、组织再生、创伤愈合生长和分化起重要作用，是细胞发育、组织再生、创伤愈合等所必需等所必需n在某些因素（如放射线、某些化学物质等）作用下，一在某些因素（如放射线、某些化学物质等）作用下，一旦旦被激活，发生数量上或结构上的变化时，就会形成癌性的被激活，发生数量上或结构上的变化时，就会形成癌性的细胞转化基因细胞转化基因第二十五页，共121页幻灯片癌基因研究的发展历史癌基因研究的发展历史n1969

17、年年, Rous医生等在研究鸡肉瘤时发现罗氏肉瘤病毒（医生等在研究鸡肉瘤时发现罗氏肉瘤病毒（Rous Sarcoma Virus, RSV)n1975年年, Bishop 从从RSV中分离到中分离到第一个病毒癌基因（第一个病毒癌基因（v-Src)，Src基因编码基因编码60-kDa 的酪氨酸蛋白激酶的酪氨酸蛋白激酶n1976年年, Sehelin以实验证明正常鸡成纤维细胞基因组中存在以实验证明正常鸡成纤维细胞基因组中存在有病毒癌基因有病毒癌基因v-Src的同源序列的同源序列c-Src Huebner RJ, Todaro GJ. Oncogenes of RNA tumor viruses a

18、s determinants of cancer. Proc Natl Acad Sci U S A. 1969, 64(3):1087-94. 第二十六页，共121页幻灯片n19821982年年WeinbergWeinberg等通过等通过基因转染技术基因转染技术从从不同的人不同的人膀胱癌细胞系中分离到具有致癌活性的活化膀胱癌细胞系中分离到具有致癌活性的活化癌基癌基因因H-ras，并发现其相对应的细胞原癌基因之间只并发现其相对应的细胞原癌基因之间只有一个碱基对的区别有一个碱基对的区别n目前已发现目前已发现100100多种癌基因包括多种癌基因包括RasRas、c-mycc-myc、 Bcl-2B

19、cl-2等等第二十七页，共121页幻灯片原癌基因的种类n生长因子受体生长因子受体n信号转导分子信号转导分子n转录因子转录因子n细胞程序性死亡及凋亡细胞程序性死亡及凋亡 蛋白蛋白n细胞周期蛋白细胞周期蛋白n细胞核细胞核n细胞浆细胞浆n细胞膜细胞膜n分泌到胞外分泌到胞外生物学功能存在位置第二十八页，共121页幻灯片第二十九页，共121页幻灯片人类肿瘤中原癌基因的激活途径人类肿瘤中原癌基因的激活途径Over-expression原癌基因原癌基因基因扩增Over-expression点突变Structural/functionalchange染色体重排Over-expression orprotein

20、 with novel activities第三十页，共121页幻灯片1. 1.点突变与癌基因点突变与癌基因原癌基因原癌基因点突变结构功能的改变结构功能的改变癌基因激活的主要方式癌基因激活的主要方式一个碱基一个碱基对被另一碱基对所置换对被另一碱基对所置换第三十一页，共121页幻灯片癌基因变异方式和活化癌基因变异方式和活化n点突变经常可以在点突变经常可以在RasRas原癌基因家族原癌基因家族(K-Ras,H-(K-Ras,H-RAS,N-Ras)RAS,N-Ras)中检测到中检测到n人类肿瘤中主要是人类肿瘤中主要是K-rasK-ras第第1212位密码子位密码子GGCGGC变为变为GTC,GTC

21、,编码的氨基酸由甘氨酸变为颉氨酸，这样其产物编码的氨基酸由甘氨酸变为颉氨酸，这样其产物p21-p21-RasRas蛋白的结构发生变化而导致基因的活化蛋白的结构发生变化而导致基因的活化n30%30%的肺癌的肺癌、50%50%结肠癌、结肠癌、90%90%胰腺癌中有胰腺癌中有K-RasK-Ras突变突变第三十二页，共121页幻灯片点突变的检测方法点突变的检测方法n限制性内切酶长度多态性（限制性内切酶长度多态性（restriction endonuclease fragement longth polymophism, REFLP) n单链构向多态性（单链构向多态性（single strand con

22、formation polymorphism, SSCP)n寡核苷酸探针杂交寡核苷酸探针杂交n变性高压液相色谱（变性高压液相色谱（DHPLC）nPCR直接测序直接测序第三十三页，共121页幻灯片2. DNA2. DNA扩增和癌基因扩增和癌基因原癌基因原癌基因基因扩增Over-expression原癌基因原癌基因myc, erbB 和和Ras的扩的扩 增在人增在人 类肿瘤中最为常见类肿瘤中最为常见第三十四页，共121页幻灯片染色体重排Over-expression orprotein with novel activities原癌基因第三十五页，共121页幻灯片Chromosomes invol

23、ved in the Ph-translocation. Banded chromosomes 9 and 22 are shown, as well as the products of the t(9;22) including the 9q+ and 22q- (Ph) chromosomesTranslocations-Bcr/AblOncogene 21; 8536-8540 (2002)第三十六页，共121页幻灯片4. 4. 基因缺失与癌基因基因缺失与癌基因 肿瘤细胞中常发现有肿瘤细胞中常发现有原癌基因原癌基因DNA片段缺失片段缺失，原癌基因内小的缺失，可使在正常情况下抑制蛋原癌基

24、因内小的缺失，可使在正常情况下抑制蛋白活性的那部分蛋白缺失或诱导产生类似于正常白活性的那部分蛋白缺失或诱导产生类似于正常的刺激信号，导致细胞的过度增殖的刺激信号，导致细胞的过度增殖第三十七页，共121页幻灯片第三十八页，共121页幻灯片DNADNA甲基化甲基化nDNADNA甲基化是一种表观遗传修饰，它是由甲基化是一种表观遗传修饰，它是由DNA甲甲基转移酶基转移酶（DNA methyl-transferase, DnmtDNA methyl-transferase, Dnmt）催化催化S-S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体，将腺苷甲硫氨酸作为甲基供体，将胞嘧啶转变为胞嘧啶转变为5-甲基胞嘧啶（甲基胞嘧

25、啶（mC）的一种反应的一种反应n在真核生物在真核生物DNADNA中，中，5-5-甲基胞嘧啶是唯一存在的化甲基胞嘧啶是唯一存在的化学性修饰碱基学性修饰碱基第三十九页，共121页幻灯片n在人类基因组在人类基因组DNA中，中，约约34%的胞嘧啶碱基的胞嘧啶碱基以以5-甲基胞嘧啶形式存在甲基胞嘧啶形式存在n大约大约7080的的5-甲基胞嘧啶存在于甲基胞嘧啶存在于CpG序列中，序列中，CpG二核苷酸集中的区域称之为二核苷酸集中的区域称之为CpG岛岛n限制性内切酶限制性内切酶HapII 和和MspI 均能识别均能识别CCGG, 但不能识别但不能识别 Cm CmGG第四十页，共121页幻灯片DNADNA甲基

26、化的生物学功能甲基化的生物学功能n通过基因启动子区及附近区域通过基因启动子区及附近区域CpG岛胞嘧啶的岛胞嘧啶的甲基化可以在转录水平调节基因的表达甲基化可以在转录水平调节基因的表达，从，从而引起相应基因沉默，去甲基化又可恢复其而引起相应基因沉默，去甲基化又可恢复其表达表达nDNADNA的甲基化对维持染色体的结构和肿瘤的发生的甲基化对维持染色体的结构和肿瘤的发生发展都起重要的作用发展都起重要的作用, ,是细胞癌变过程中的重要是细胞癌变过程中的重要一步一步第四十一页，共121页幻灯片肿瘤中肿瘤中DNA甲基化的作用甲基化的作用n 肿瘤局部相关基因的高甲基化：肿瘤局部相关基因的高甲基化： 肿瘤抑制基肿

27、瘤抑制基 因沉默因沉默n 肿瘤中整体的低甲基化肿瘤中整体的低甲基化 ：第四十二页，共121页幻灯片肿瘤中整体的低甲基化肿瘤中整体的低甲基化 n肿瘤组织相对于正常组织整体呈现低甲基化状态肿瘤组织相对于正常组织整体呈现低甲基化状态 n目前有目前有3 3种机制解释基因组整体的低甲基化在肿瘤中所扮演的作用：种机制解释基因组整体的低甲基化在肿瘤中所扮演的作用： 1.1.低甲基化导致原癌基因的去甲基化失活低甲基化导致原癌基因的去甲基化失活，导致癌基因的大量，导致癌基因的大量 表达表达 （Myc Myc 基因）基因） 2 2. .整体的整体的低甲基化是细胞染色体不稳定的易感因素低甲基化是细胞染色体不稳定的易

28、感因素 3 3. .低甲基化使肿瘤转移增加低甲基化使肿瘤转移增加, , DNADNA甲基化水平愈低甲基化水平愈低 肿瘤的浸润肿瘤的浸润 能力就越高，临床分期也愈晚能力就越高，临床分期也愈晚第四十三页，共121页幻灯片肿瘤局部相关基因的高甲基化肿瘤局部相关基因的高甲基化n近几年研究发现近几年研究发现, 在癌细胞中在癌细胞中,肿瘤抑制基因甲基化的肿瘤抑制基因甲基化的发生率与肿瘤抑制基因突变或缺失发生的概率大致相发生率与肿瘤抑制基因突变或缺失发生的概率大致相等等, 均可导致肿瘤抑制基因功能的丧失均可导致肿瘤抑制基因功能的丧失，如结肠癌、胃，如结肠癌、胃癌中癌中hMLH1基因高甲基化导致基因高甲基化导

29、致DNA错配修复的缺失；脑错配修复的缺失；脑肿瘤、结肠癌中肿瘤、结肠癌中MGMT基因的高甲基化导致化疗敏感性基因的高甲基化导致化疗敏感性降低。降低。n一些一些DNA甲基化抑制剂甲基化抑制剂, 例如例如5-氮杂胞苷和氮杂胞苷和5-氮杂脱氧氮杂脱氧胞苷胞苷可以使失活的肿瘤抑制基因恢复其正常功能可以使失活的肿瘤抑制基因恢复其正常功能,为白血为白血病和其他相关疾病的治疗提供了新的手段病和其他相关疾病的治疗提供了新的手段。第四十四页，共121页幻灯片肿瘤中肿瘤中DNADNA甲基化的应用甲基化的应用 n肿瘤筛查和风险评估：肿瘤筛查和风险评估：甲基化检测能够有效预测甲基化检测能够有效预测不同肿瘤中个体的风险

30、率不同肿瘤中个体的风险率n肿瘤病理分型和治疗肿瘤病理分型和治疗 ：甲基化指标的鉴定有助于肿：甲基化指标的鉴定有助于肿瘤的临床病理分型，体外应用瘤的临床病理分型，体外应用DNA甲基化抑制剂活化甲基化抑制剂活化沉默的高甲基化基因沉默的高甲基化基因n肿瘤治疗监测：一个或者多个基因的甲基化状肿瘤治疗监测：一个或者多个基因的甲基化状态与肿瘤的复发或者生存率相关态与肿瘤的复发或者生存率相关nDNA甲基化研究是肿瘤分子生物学研究的一个重要领甲基化研究是肿瘤分子生物学研究的一个重要领域域 第四十五页，共121页幻灯片6.原癌基因获得活化因子原癌基因获得活化因子n 慢性转化逆转录病毒慢性转化逆转录病毒感染细胞后

31、感染细胞后,分别分别通过整通过整合合进宿主染色体导致染色体易位，或进宿主染色体导致染色体易位，或通过插入突通过插入突变变激活原癌基因，使原癌基因获得活化，造成此处激活原癌基因，使原癌基因获得活化，造成此处原癌基因被激活，异常转录或表达。原癌基因被激活，异常转录或表达。n原癌基因原癌基因Int-1, Int-2, Pim-1, Lck 等均是通过插等均是通过插入突变的鉴定而发现的入突变的鉴定而发现的第四十六页，共121页幻灯片第四十七页，共121页幻灯片n不同的癌基因有不同的激活方式，一种癌基因也不同的癌基因有不同的激活方式，一种癌基因也可有几种激活方式可有几种激活方式n例如例如c-mycc-m

32、yc的激活就有基因扩增和基因重排两种的激活就有基因扩增和基因重排两种方式，很少见方式，很少见c-mycc-myc的突变；而的突变；而rasras的激活方式的激活方式则主要是突变则主要是突变第四十八页，共121页幻灯片 大部分肿瘤的基因改变都是后天获得的，即大部分肿瘤的基因改变都是后天获得的，即体细胞发生基因改变体细胞发生基因改变 癌基因一般为癌基因一般为显性基因显性基因，即两个等位基因中只即两个等位基因中只要有一个等位基因发生激活，其功能即表现出来要有一个等位基因发生激活，其功能即表现出来 大多数抑癌基因作用方式为大多数抑癌基因作用方式为负隐性负隐性第四十九页，共121页幻灯片人类肿瘤中常见的

33、癌基因人类肿瘤中常见的癌基因第五十页，共121页幻灯片RasRas基因基因n 19801980年从膀胱癌细胞株年从膀胱癌细胞株T24T24中克隆了第一个人癌基因中克隆了第一个人癌基因 H-ras, H-ras, 后来又发现了后来又发现了K-ras K-ras 和和N-rasN-rasn 都编码鸟苷酸结合蛋白都编码鸟苷酸结合蛋白, , 分子量分子量2100021000n 肿瘤中以肿瘤中以K-Ras 为主为主, , H-Ras H-Ras, , N-RasN-Ras较少见较少见n Ras Ras蛋白在细胞增殖分化信号从激活的跨膜受体蛋白在细胞增殖分化信号从激活的跨膜受体 传递到下游蛋白激酶过程中起

34、重要作用传递到下游蛋白激酶过程中起重要作用第五十一页，共121页幻灯片RasRas基因的突变与肿瘤基因的突变与肿瘤nRasRas基因在肿瘤中的改变以基因在肿瘤中的改变以点突变点突变为主为主nK-ras K-ras 基因的点突变主要集中在第基因的点突变主要集中在第1212位氨基酸残基位氨基酸残基, , 少数也有第少数也有第1313及及6161位点突变位点突变n已在膀胱癌已在膀胱癌乳腺癌乳腺癌结肠癌结肠癌肾癌肾癌肝癌肝癌肺癌肺癌胰腺胰腺癌癌胃癌及造血系统肿瘤中均检测到了胃癌及造血系统肿瘤中均检测到了RasRas基因的异常基因的异常n不同类型的肿瘤不同类型的肿瘤 Ras Ras 基因的突变率明显不同

35、基因的突变率明显不同 胰腺癌（胰腺癌（90%90%）结肠癌结肠癌(53%(53%） 肺癌肺癌(30%(30%）第五十二页，共121页幻灯片Ras基因的作用机理基因的作用机理nRasRas蛋白位于细胞膜内侧蛋白位于细胞膜内侧nRasRas蛋白对蛋白对GTP GTP 和和GDPGDP有高度亲和有高度亲和力力nRas Ras 蛋白有活化和非活化两种形蛋白有活化和非活化两种形式，通常非活化状态的式，通常非活化状态的RasRas蛋白分蛋白分子能与子能与GDPGDP结合，在受到信号传递结合，在受到信号传递通道上游某因子的刺激时，通道上游某因子的刺激时，GDPGDP变变成成GTPGTP，随后蛋白发生构象改变

36、，成随后蛋白发生构象改变，成为活化状态，为活化状态，活化的活化的Ras Ras 蛋白与效蛋白与效应分子相互作用，实现生长信号的应分子相互作用，实现生长信号的传递传递第五十三页，共121页幻灯片Bcl-2(B cell leukaemia-2)基因基因n从从B细胞淋巴瘤中鉴定出来的癌基因细胞淋巴瘤中鉴定出来的癌基因,由染色由染色体易位而激活体易位而激活n 编码编码25KDa25KDa的线粒体膜蛋白的线粒体膜蛋白, ,n是一种重要的是一种重要的抗凋亡基因抗凋亡基因,能抑制多种因素引能抑制多种因素引起的细胞凋亡起的细胞凋亡第五十四页，共121页幻灯片Bcl-2家族与肿瘤发生及转移家族与肿瘤发生及转移

37、nBcl-2Bcl-2在前列腺癌、乳腺癌、结肠癌和黑色素在前列腺癌、乳腺癌、结肠癌和黑色素瘤中有高频率的表达瘤中有高频率的表达nBcl-2Bcl-2家族成员的异常表达还家族成员的异常表达还参与肿瘤的转移参与肿瘤的转移过过程程.Bcl-2.Bcl-2高表达可导致转移潜能的增加高表达可导致转移潜能的增加, ,表现为表现为转移出现的时间缩短和发生转移的器官数增加转移出现的时间缩短和发生转移的器官数增加第五十五页，共121页幻灯片Bcl-2基因与肿瘤治疗基因与肿瘤治疗nBcl-2家族成员在细胞凋亡调控中的重要作用家族成员在细胞凋亡调控中的重要作用, 成为肿瘤治疗的新靶点成为肿瘤治疗的新靶点n多数人类肿

38、瘤中均有多数人类肿瘤中均有Bcl-2 的高表达的高表达, 以此为靶点以此为靶点的药物将具有较广的抗癌谱的药物将具有较广的抗癌谱第五十六页，共121页幻灯片 Myc基因基因n最初是从鸡白血病病毒中发现最初是从鸡白血病病毒中发现( (主要有主要有C-Myc,N-MycC-Myc,N-Myc L-Myc, L-Myc,但以但以C-MycC-Myc为主为主) )n在人类中它的活化方式首次在在人类中它的活化方式首次在BurkittBurkitt淋巴瘤中发现淋巴瘤中发现, ,可可通过通过染色体易位而活化染色体易位而活化n在某些肿瘤中在某些肿瘤中, ,MycMyc基因还受基因还受DNADNA扩增影响扩增影响

39、, ,在肺癌中在肺癌中Myc家族癌基因的激活以扩增为主家族癌基因的激活以扩增为主第五十七页，共121页幻灯片 Myc Myc基因的功能基因的功能 nMycMyc基因基因参与细胞的增殖、分化与凋亡参与细胞的增殖、分化与凋亡n与多种肿瘤的发生发展有关与多种肿瘤的发生发展有关, 在胃癌、肺癌、乳在胃癌、肺癌、乳腺癌及白血病等肿瘤中均有显著表达腺癌及白血病等肿瘤中均有显著表达 n体外实验证实体外实验证实c-myc基因可与其他癌基因协同转化基因可与其他癌基因协同转化多种细胞多种细胞 第五十八页，共121页幻灯片 Mdm-2基因基因n最初在自发转化的鼠最初在自发转化的鼠BALB/c3T3细胞系中因扩增而细

40、胞系中因扩增而被发现被发现nMdm-2 是一种进化保守基因是一种进化保守基因n在多种肿瘤中都发现有在多种肿瘤中都发现有Mdm-2扩增扩增n是是p53转录调节的靶基因之一转录调节的靶基因之一,也是也是p53重要的调重要的调节因子节因子第五十九页，共121页幻灯片Mdm2Mdm2基因的致癌机制基因的致癌机制n依赖于依赖于p53 的致癌机制的致癌机制: Mdm2 Mdm2基因的扩增和转录的增加均可导致基因的扩增和转录的增加均可导致Mdm2Mdm2蛋白的过表达蛋白的过表达, ,阻止了阻止了p53p53基因的表达使其抑癌作用被抑制基因的表达使其抑癌作用被抑制n不依赖不依赖p53 的致癌机制的致癌机制:

41、1. Mdm21. Mdm2基因转录产物的选择性剪接基因转录产物的选择性剪接: :五种选择性剪切蛋白中五种选择性剪切蛋白中, ,只有一种只有一种(Mdm2a-e)(Mdm2a-e)与与p53p53结合结合, ,其他都有细胞转化的能其他都有细胞转化的能力力 2. Mdm2 2. Mdm2基因的突变基因的突变: :白血病白血病, ,肝癌肝癌, ,骨肉瘤骨肉瘤第六十页，共121页幻灯片第六十一页，共121页幻灯片抑癌基因抑癌基因 (tumor suppressor gene)第六十二页，共121页幻灯片是一类正常的基因是一类正常的基因, 这类基因作为细胞的刹车而这类基因作为细胞的刹车而起作用。它们编

42、码的蛋白能够抑制细胞的生长，起作用。它们编码的蛋白能够抑制细胞的生长，阻止细胞恶性转变。阻止细胞恶性转变。 如果其功能失活或出现基因缺失、突变等异常，如果其功能失活或出现基因缺失、突变等异常，将导致细胞无限制地生长和分裂将导致细胞无限制地生长和分裂, 形成肿瘤。形成肿瘤。 如果其功能失活或出现基因缺失、突变等异常，如果其功能失活或出现基因缺失、突变等异常，将导致细胞无限制地生长和分裂将导致细胞无限制地生长和分裂, 形成肿瘤。形成肿瘤。 第六十三页，共121页幻灯片抑癌基因在理论上需符合的三个基本条件抑癌基因在理论上需符合的三个基本条件n在恶性肿瘤的相应正常组织中该基因必须正常表达在恶性肿瘤的相

43、应正常组织中该基因必须正常表达n在恶性肿瘤中这种基因应有功能或结构改变或表达在恶性肿瘤中这种基因应有功能或结构改变或表达缺陷缺陷n将这种基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞将这种基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞内内,可部分或全部改变其恶性表型可部分或全部改变其恶性表型第六十四页，共121页幻灯片抑癌基因的功能抑癌基因的功能n调节细胞生长调节细胞生长增殖增殖n诱导细胞分化诱导细胞分化n诱导细胞凋亡诱导细胞凋亡n调节血管生成调节血管生成n维持其他基因的功能维持其他基因的功能第六十五页，共121页幻灯片抑癌基因与癌基因的差别抑癌基因与癌基因的差别n在细胞水平抑癌基因表现为隐性，原癌基因是显性的在细胞

44、水平抑癌基因表现为隐性，原癌基因是显性的n在功能上抑癌基因对细胞生长起负调节作用在功能上抑癌基因对细胞生长起负调节作用，癌基因癌基因则相反则相反n抑癌基因的隐性突变不影响遗传物质的正常传递抑癌基因的隐性突变不影响遗传物质的正常传递, ,带带 有单一等位基因突变的抑癌基因能够被传给下一代有单一等位基因突变的抑癌基因能够被传给下一代, , 使这些个体具有相应疾病的易感性使这些个体具有相应疾病的易感性. .第六十六页，共121页幻灯片抑癌基因的研究历史抑癌基因的研究历史n1960年在研究儿童视网膜母细胞瘤的基因突变时年在研究儿童视网膜母细胞瘤的基因突变时,发现了发现了抑癌基因的功能抑癌基因的功能n1

45、986年年Weiberg等克隆出了与视网膜母细胞瘤有关等克隆出了与视网膜母细胞瘤有关的抑癌基因的抑癌基因Rbn目前已克隆的抑癌基因和未被克隆的候选抑癌基因已目前已克隆的抑癌基因和未被克隆的候选抑癌基因已超过超过40余种余种第六十七页，共121页幻灯片Rb 基因基因n视网膜细胞癌基因视网膜细胞癌基因 (retinoblastmoma gene, Rb)是是第第一个被克隆的抑癌基因一个被克隆的抑癌基因，发现于儿童的视网膜母细胞，发现于儿童的视网膜母细胞瘤瘤 .n1986年美国的三个实验室分别独立克隆了该基因年美国的三个实验室分别独立克隆了该基因n在肺癌在肺癌骨肉瘤骨肉瘤和乳腺癌中也发现有和乳腺癌中

46、也发现有Rb基因的缺失和基因的缺失和失活（失活（小细胞肺癌中异常为小细胞肺癌中异常为50%骨肉瘤骨肉瘤47%乳腺癌乳腺癌32%)第六十八页，共121页幻灯片Rb 基因缺失基因缺失第六十九页，共121页幻灯片 n RbRb基因比较大，全长约基因比较大，全长约200kb, 200kb, 编码编码核内磷酸化蛋核内磷酸化蛋白（白（pRb蛋白），蛋白），定位于核内定位于核内n有磷酸化和非磷酸化两种形式，非磷酸化形式称活有磷酸化和非磷酸化两种形式，非磷酸化形式称活性型，能抑制细胞增殖性型，能抑制细胞增殖 npRbpRb的肿瘤抑制作用是通过其对细胞增殖的肿瘤抑制作用是通过其对细胞增殖, ,分化和分化和细胞凋

47、亡的调节来进行的细胞凋亡的调节来进行的第七十页，共121页幻灯片Rb 基因和细胞周期调控基因和细胞周期调控Rb的磷酸化状态为的磷酸化状态为Rb 基因调节细胞生长分化基因调节细胞生长分化的主要形式的主要形式2. 调节调节Rb功能最为重要的功能最为重要的磷酸化事件在磷酸化事件在G1和和S期交界处期交界处3. 磷酸化可以使磷酸化可以使Rb与细胞与细胞内蛋白形成复合物的内蛋白形成复合物的能力丧失能力丧失4. 在在G1期，期，Rb 为去磷酸为去磷酸化的状态，当细胞开化的状态，当细胞开始进入始进入S期，磷酸化期，磷酸化状态急剧状态急剧第七十一页，共121页幻灯片RbRb基因的磷酸化基因的磷酸化第七十二页，

48、共121页幻灯片Rb 基因调控细胞周期的机制基因调控细胞周期的机制第七十三页，共121页幻灯片Rb基因异常与肿瘤基因异常与肿瘤n基因的异常主要表现为基因的异常主要表现为等位基因缺失和基因突变等位基因缺失和基因突变n在视网膜细胞瘤在视网膜细胞瘤小细胞肺癌小细胞肺癌非小细胞肺癌非小细胞肺癌膀胱膀胱癌癌乳腺癌乳腺癌软组织肉瘤软组织肉瘤肝癌等肿瘤中发现有高频率肝癌等肿瘤中发现有高频率的等位基因丢失和基因突变的等位基因丢失和基因突变n在肿瘤的发生中，在肿瘤的发生中，Rb 基因与基因与p53 C-myc C-fosTGF等还存在相互调节的关系等还存在相互调节的关系nRb 与其他相关基因间的调节机制尚需进一

49、步阐明与其他相关基因间的调节机制尚需进一步阐明第七十四页，共121页幻灯片 是是tumor suppressor gene 一明珠，一明珠，Pubmed有超过有超过3万篇论文，万篇论文， 1979年，年， 发现发现SV40转化的细胞中与转化的细胞中与SV40-large T抗原结合，抗原结合， 而被误认为癌基因，直到而被误认为癌基因，直到1989年才被证实为抑癌基因年才被证实为抑癌基因第七十五页，共121页幻灯片DeLeo AB, Jay G, Appella E, Dubois GC, Law LW, Old LJ.Detection of a transformation-related

50、antigen in chemically induced sarcomas and other transformed cells of the mouse.Proc Natl Acad Sci U S A. 1979 May;76(5):2420-4. Baker SJ, Markowitz S, Fearon ER, Willson JK, Vogelstein B.Suppression of human colorectal carcinoma cell growth by wild-type p53. Science. 1990 Aug 24;249(4971):912-5.第七十

51、六页，共121页幻灯片p53和肿瘤和肿瘤第七十七页，共121页幻灯片 p53基因异常与肿瘤基因异常与肿瘤np53 基因的缺失或突变已被证实是人类肿瘤中基因的缺失或突变已被证实是人类肿瘤中p53功功能丧失的主要原因，能丧失的主要原因，突变形式可表现为点突变缺失突变形式可表现为点突变缺失突变突变 插入突变插入突变 移码突变移码突变n目前已知的突变位点约有目前已知的突变位点约有3500种，多集中于第种，多集中于第5-8外外显子显子np53基因甲基化状态的变化基因甲基化状态的变化也是较为常见的基因异常也是较为常见的基因异常第七十八页，共121页幻灯片n在胃癌结直肠癌膀胱癌乳腺癌头颈部在胃癌结直肠癌膀胱

52、癌乳腺癌头颈部鳞状细胞癌肺癌前列腺癌肝癌软组织鳞状细胞癌肺癌前列腺癌肝癌软组织肉瘤淋巴造血系统肿瘤等都发现有肉瘤淋巴造血系统肿瘤等都发现有p53 的点的点突变突变n在乳腺癌肺癌骨肉瘤结肠癌中发现有在乳腺癌肺癌骨肉瘤结肠癌中发现有 p53的基因缺失异常的基因缺失异常第七十九页，共121页幻灯片 p53基因全长基因全长20kb，定位于人类染色体，定位于人类染色体17p13.1，由，由11个外显子组成个外显子组成l 编码编码393个氨基酸组成的个氨基酸组成的53kD的核内磷酸化的核内磷酸化蛋白蛋白l具有蛋白质具有蛋白质-DNA和蛋白质和蛋白质-蛋白质结合的功蛋白质结合的功能能第八十页，共121页幻灯

53、片p53的细胞生物学功能的细胞生物学功能n细胞周期中的负调节因子，与细胞周期中的负调节因子，与细胞周期的调控细胞周期的调控DNA修复修复细胞分化细胞分化细胞凋亡细胞凋亡等重要的生物学等重要的生物学功能相关功能相关np53 在细胞内的核心作用是在细胞内的核心作用是介导介导DNA损伤后的细损伤后的细胞应激反应胞应激反应, 维持细胞的遗传稳定性维持细胞的遗传稳定性n 对细胞周期的调节主要在对细胞周期的调节主要在G1/S控制点控制点起作用起作用, 以以决定细胞是否启动决定细胞是否启动DNA合成或决定细胞是否进行细合成或决定细胞是否进行细胞凋亡胞凋亡第八十一页，共121页幻灯片蛋白具有转录调节作用蛋白具

54、有转录调节作用, 其中央核心区域可与细胞内的其中央核心区域可与细胞内的转录因子结合，起到活化和调节的作用转录因子结合，起到活化和调节的作用 与与CDK活性相关的活性相关的p21基因基因 与与DNA损伤导致细胞生长受阻相关的损伤导致细胞生长受阻相关的GADD45基因基因Mdm2和和p21第八十二页，共121页幻灯片第八十三页，共121页幻灯片p16 基因基因n属于属于INK4 ( inhibitors of CDK) 基因家族基因家族(p16, p15, p18, p19)，为主要成员，为主要成员n1994年由年由 Kamb等人在观察黑色素瘤细胞中发等人在观察黑色素瘤细胞中发现现n是一种重要的多

55、肿瘤抑制基因是一种重要的多肿瘤抑制基因第八十四页，共121页幻灯片p16基因的结构和生物学特性基因的结构和生物学特性n基因定位于人类染色体基因定位于人类染色体9p21位，编码一种位，编码一种已知的细胞周已知的细胞周期素依赖性激酶（期素依赖性激酶（CDK4)的抑制蛋白的抑制蛋白np16基因产物是基因产物是细胞周期的直接抑制因子细胞周期的直接抑制因子，能通过与，能通过与cyclinD1 竞争性结合竞争性结合CDK4（细胞周期依赖蛋白激酶）细胞周期依赖蛋白激酶）而特异性抑制其活性，从而调节而特异性抑制其活性，从而调节R b 的活性，阻止细胞的活性，阻止细胞于于G1期，发挥抑癌基因的作用期，发挥抑癌基

56、因的作用np16蛋白在保持蛋白在保持Rb蛋白的非磷酸化状态，抑制细胞周期蛋白的非磷酸化状态，抑制细胞周期的进行中扮演了重要角色的进行中扮演了重要角色 第八十五页，共121页幻灯片p16基因异常与肿瘤基因异常与肿瘤np16基因的缺失和突变与多种肿瘤的发生密切相关基因的缺失和突变与多种肿瘤的发生密切相关(食管食管癌、胰腺癌、非小细胞肺癌、头颈部肿瘤、卵巢癌、癌、胰腺癌、非小细胞肺癌、头颈部肿瘤、卵巢癌、肾细胞癌、前列腺癌、神经胶质瘤等肾细胞癌、前列腺癌、神经胶质瘤等)n突变方式及频率在各种肿瘤中极不均一突变方式及频率在各种肿瘤中极不均一, ,在非小细胞肺在非小细胞肺癌细胞系中的突变高达癌细胞系中的

57、突变高达70%70%，而在小细胞肺癌的细胞系，而在小细胞肺癌的细胞系中却很少突变中却很少突变np16p16基因启动子基因启动子5 5-CpG-CpG岛的异常甲基化也是基因异常岛的异常甲基化也是基因异常的主要机制的主要机制( (早期肺癌早期肺癌) )第八十六页，共121页幻灯片p21基因基因n属属于于CIP-KIP基因家族（基因家族（ p21, p27, p57）n存在于染色体存在于染色体6p21.2区带区带n编码编码164个氨基酸残基的蛋白质个氨基酸残基的蛋白质n可可抑制多种抑制多种Cyclin-CDK复合物的活性复合物的活性第八十七页，共121页幻灯片n参与由参与由p53 介导的细胞介导的细

58、胞DNA损伤反应损伤反应，当细胞，当细胞损伤时损伤时p53作为转录因子启动作为转录因子启动p21 的表达的表达,抑制抑制cyclin E-cdk2复合物的活性，使复合物的活性，使Rb低磷酸化，低磷酸化，细胞不能进入细胞不能进入S期而停滞于期而停滞于G1期期np21与与 肿瘤的关系主要是与其他相关基因间的肿瘤的关系主要是与其他相关基因间的协同作用协同作用,大多数肿瘤组织中未发现大多数肿瘤组织中未发现p21的突变的突变第八十八页，共121页幻灯片PTEN 基因基因n1997年分离鉴定，定位于人染色体年分离鉴定，定位于人染色体10q23n为为p53，P16，P27基因后与肿瘤关系密切的基因后与肿瘤关

59、系密切的一个新的一个新的抑癌基因抑癌基因n编码的蛋白具有特异性蛋白磷酸酶和脂磷酸酶活性编码的蛋白具有特异性蛋白磷酸酶和脂磷酸酶活性n在诱导细胞周期阻滞及细胞凋亡，参与胚胎的正常发育，在诱导细胞周期阻滞及细胞凋亡，参与胚胎的正常发育，抑制端粒酶活性，抑制肿瘤的迁移，铺展和局部粘附中具抑制端粒酶活性，抑制肿瘤的迁移，铺展和局部粘附中具有重要的作用。有重要的作用。第八十九页，共121页幻灯片n已在多种恶性肿瘤的早期和进展期发现有已在多种恶性肿瘤的早期和进展期发现有PTEN基基因的体细胞突变因的体细胞突变 (子宫内膜癌脑胶质瘤肾癌子宫内膜癌脑胶质瘤肾癌卵巢癌膀胱癌乳腺癌头颈部鳞状细胞癌肺卵巢癌膀胱癌乳

60、腺癌头颈部鳞状细胞癌肺癌甲状腺癌前列腺癌淋巴瘤癌甲状腺癌前列腺癌淋巴瘤)n是至今是至今在子宫内膜肿瘤中鉴定的最常见的突变基因在子宫内膜肿瘤中鉴定的最常见的突变基因(33-55%)第九十页，共121页幻灯片肿瘤转移抑制基因(tumor metastasis suppressor gene)第九十一页，共121页幻灯片肿瘤转移肿瘤转移n肿瘤细胞在病人的体内从原发部位向远地播散肿瘤细胞在病人的体内从原发部位向远地播散, ,到达继发组织或器官后得以继续增殖生长到达继发组织或器官后得以继续增殖生长, ,形成与形成与原发肿瘤相同性质的继发肿瘤的全过程原发肿瘤相同性质的继发肿瘤的全过程n恶性肿瘤的基本特征和